TWI835920B - 顯示裝置 - Google Patents

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TWI835920B
TWI835920B TW108141236A TW108141236A TWI835920B TW I835920 B TWI835920 B TW I835920B TW 108141236 A TW108141236 A TW 108141236A TW 108141236 A TW108141236 A TW 108141236A TW I835920 B TWI835920 B TW I835920B
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尹義埈
吳制鴻
劉晶日
李承盿
金鐘明
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首爾大學校產學協力團
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Abstract

本案涉及一種顯示裝置，更具體地，涉及一種在基底層上包括複數個像素以及在複數個像素中的第一像素上設置的第一發光元件和第二發光元件的顯示裝置。這裡，第一和第二發光元件中的每一個包括第一表面和與第一表面相對的第二表面，第一發光元件的第一表面面對基底層，第二發光元件的第二表面面對基底層。

Description

顯示裝置
相關申請的交叉引用：本專利申請案主張於2018年11月14日提交的韓國專利申請No.10-2018-0140244的優先權，其全部內容透過引用合併於此。
本案涉及顯示裝置及其製造方法。
顯示裝置可以包括發光元件。發光元件可以電連接到電極並且根據施加到電極的電壓發光。發光元件可以直接設置在電極上，或單獨製造然後設置在電極上。
發光元件可以是發光二極體(LED)。LED是一種半導體元件，其將透過向PN接合二極體施加順向電壓使電洞與電子重新結合(recombination)而產生的能量轉換為光。LED可以是無機LED或有機LED。LED可以用於諸如行動電話之類的小型電子設備以及大面積電視(TV)。
本公開提供了一種具有改良的發光效率的顯示裝置。
本公開還提供一種用於製造具有改良的生產力(productivity)的顯示裝置的方法。
本發明構思的實施例提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括在基底層上的多個像素，以及設置在多個像素中的第一像素上的第一發光元件和第二發光元件。這裡，第一發光元件和第二發光元件中的每一個包括第一表面以及與第一表面相對的第二表面，第一發光元件的第一表面面對基底層，第二發光元件的第二表面面對基底層。
本發明構思的實施例，一種顯示裝置，其包括：在基底層上的多個像素；設置在多個像素中的第一像素上的多個發光元件。這裡，多個發光元件包括第一發光元件、第二發光元件、第三發光元件和第四發光元件，第二發光元件、第三發光元件和第四發光元件與第一發光元件相鄰。這裡，當在平面圖中觀察時，限定了被配置以連接第一發光元件的中心和第二發光元件的中心的第一虛擬線、被配置以連接第一發光元件的中心和第三發光元件的中心的第二虛擬線、以及被配置以連接第一發光元件的中心和第四發光元件的中心的第三虛擬線。第一虛擬至第三虛擬線的長度彼此不同，且第一虛擬線與第二虛擬線之間的角度與第二虛擬線與第三虛擬線之間的角度不同。
本發明構思的實施例，一種顯示裝置，其包括：在第一方向上佈置在基底層上的多個像素；以及設置在多個像素中的第一像素上的第一發光元件和第二發光元件。在此，當在平面圖中觀察時，限定了穿過第一發光元件的中心且垂直於第一發光元件的兩個側壁的第一中心線、以及穿過第二發光元件的中心且垂直於第二發光元件的兩個側壁的第二中心線，第一中心線和第一方向具有第一角度，第二中心線和第一方向具有與第一角度不同的第二角度。
100:基底層
110,120,130,140,150,160:第一絕緣層
ACT:主動層
ANP:熱處理單元
BM:遮光圖案
CF:彩色濾光片
CS:控制訊號
COP:控制單元
CONT1:第一控制訊號
CONT2:第二控制訊號
CAP:電容器
CE1,CE2:控制電極
CCE:連接電極
CP:導電圖案
CV:覆蓋層
CG:發光元件中心
CL1...CL4:中心線
DD:顯示裝置
DP:顯示面板
DDV:數據驅動單元
DL,DL1...DLm:數據線
D1:第一方向
D2:第二方向
DEP:深度
ELVDD:第一電壓
ELVSS:第二電壓
ED,ED1...ED8:發光元件
E1,E2:電極
EDa:主動發光元件
EDd:虛設發光元件
GDV:掃描驅動單元
H:高度
IE1,IE2:輸入電極
IP:絕緣圖案
LPA:發光元件佈置設備
OE1,OE2:輸出電極
PX,PX1...PX3:像素
PXC:像素電路
PL1,PL2:電源線
PAR:分隔結構
PP:鈍化圖案
pED:發光元件粉末
RS:凹陷區域
RP:反射圖案
SL’,SL1’...SLn’:掃描線
SL1,SL2,SL3:半導體層
SP1,SP2:半導體圖案
SU1,SU2:表面
SW,SW1,SW2:側壁
ST:平台
TC:訊號控制單元
TRP:轉移單元
TR1,TR2:電晶體
VL1,VL2,VL3:虛擬線
W:寬度
θ 1...θ 6:角度
所附圖式提供對本發明構思的進一步理解，且圖式被併入本說明書中並構成本說明書的一部分。圖式示出了本發明構思的示例性實施例，並且與說明書一起用於解釋本發明構思的原理。在圖式中：第1圖係以方塊圖表示根據本發明構思的實施例的顯示裝置；第2圖係以等效電路圖繪示根據本發明構思的實施例的像素；第3圖係以平面圖繪示根據本發明構思的實施例的顯示裝置的像素；第4A圖係繪示沿著第3圖的線A-A'截取的截面圖；第4B圖係繪示第4A圖的區域M的放大截面圖；第5圖係繪示第3圖的第一像素的放大平面圖；第6圖和第7圖係繪示第4A圖的區域M的放大截面圖以說明根據本發明構思的實施例的發光元件；第8圖和第9圖係以放大平面圖繪示第3圖的第一像素以說明根據本發明構思的實施例的顯示裝置；第10圖、第12圖、第14圖和第16圖係以平面圖解釋根據本發明構思的實施例的顯示裝置的製造方法；第11圖、第13圖、第15圖和第17圖係分別繪示沿第10圖、第12圖、第14圖和第16圖的線A-A'截取的截面圖；第18圖係示意根據本發明構思的實施例的用於佈置發光元件的設備；第19圖係以平面圖繪示根據本發明構思的實施例的顯示裝置的像素；第20圖係繪示沿著第19圖的線A-A’截取的截面圖；第21圖和第23圖係以平面圖說明第19圖和第20圖中的顯示裝置的製造方法； 第22圖和第24圖係繪示沿第18圖和第20圖中的線A-A'截取的截面圖；第25圖係以平面圖繪示根據本發明構思的實施例的顯示裝置的像素；第26圖係繪示沿著第25圖的線A-A’截取的截面圖；第27圖係以平面圖說明第25圖和第26圖中的顯示裝置的製造方法；以及第28圖係繪示沿第27圖的線A-A’截取的截面圖。
將參考所附圖式描述本發明的示例性實施例，以便充分理解本發明的構造和效果。然而，本發明可以不同的形式實施，並且不應被解釋為限於這裡所闡述的實施例。而是，所提供這些實施例將使得本公開是透徹和完整的，並將向本領域技術人員充分傳達本發明的範圍。此外，本發明僅由申請專利範圍來限定。
在本說明書中，還將理解的是，當一組件被稱為在另一個組件上時，它可以直接在該另一個組件上，或者也可以存在中間的第三組件。另外，在圖式中，為了繪示清楚，部件的尺寸被放大。相同的元件符號通篇表示相同的元件。
將以截面圖和/或平面圖作為本發明的理想示例性視圖來描述詳細描述中的實施例。此外，在圖式中，為了繪示清楚，誇大了層和區域的尺寸。在圖式中例示的區域具有廣義的特性，並且用於示出半導體封裝區域的特定形狀。因此，這不應被解釋為限制本發明的範圍。而且，儘管在本發明構思的各種實施例中使用諸如第一、第二和第三的術語來描述各種區域和層，但是該區域和層不限於這些術語。這些術語僅用於區分一個組件和另一組件。本文描述和示例的實施例包括其補充實施例。
在下面的描述中，技術術語僅用於解釋特定的示例性實施例，而不限制本公開。除非相反地指出，否則單數形式的術語可以包括複數形式。「包括(include)」、「包含(comprise)」、「包含(including)」或「包含(comprising)」的含義指定屬性、區域、固定數量、步驟、過程、元件和/或組件，但不排除其他屬性、區域、固定數量、步驟、過程、元件和/或組件。
第1圖係以方塊圖繪示根據本發明構思的實施例的顯示裝置。
參照第1圖，顯示裝置DD可以包括顯示面板DP、訊號控制單元TC(或時序控制器)、數據驅動單元DDV和掃描驅動單元GDV。訊號控制單元TC、數據驅動單元DDV和掃描驅動單元GDV中的每一個可以包括電路。
顯示面板DP可以包括發光元件。例如，顯示面板DP可以包括微發光二極體(micro-LED)。顯示面板DP可以包括多條數據線DL1至DLm、多條掃描線SL1’至SLn’以及多個像素PX。
多條數據線DL1至DLm可各自沿第一方向D1延伸。多條數據線DL1至DLm可以沿與第一方向D1交叉的第二方向D2佈置。多條掃描線SL1’至SLn’可各自在第二方向D2上延伸。多條掃描線SL1’至SLn’可以沿第一方向D1佈置。
每個像素PX可以包括發光元件和電連接到該發光元件的像素電路。像素電路可以包括多個電晶體。可以提供第一電壓ELVDD和第二電壓ELVSS給每個像素PX。
像素PX可以根據預定規則佈置在顯示面板DP的平面上。每個像素PX可以顯示一種或三種原色的混合色。原色可以包括紅色、綠色和藍色。混合的顏色可以包括黃色、青色、品紅色和白色。然而，本發明構思的實施例不限於由像素PX顯示的這些顏色。
訊號控制單元TC可以接收從外部提供的影像數據RGB。訊號控制單元TC可以對應於顯示面板DP的操作來轉換影像數據RGB，並且生成轉換後的影像數據R'G'B'，並且將轉換後的影像數據R'G'B'輸出到數據驅動單元DDV。
訊號控制單元TC可以接收從外部提供的控制訊號CS。控制訊號CS可以包括垂直同步訊號、水平同步訊號、主時脈訊號和數據致能訊號。訊號控制單元TC可以將第一控制訊號CONT1提供給數據驅動單元DDV，並將第二控制訊號CONT2提供給掃描驅動單元GDV。第一控制訊號CONT1可以是用於控制數據驅動單元DDV的訊號，第二控制訊號CONT2可以是用於控制掃描驅動單元GDV的訊號。
數據驅動單元DDV可以響應於從訊號控制單元TC接收的第一控制訊號CONT1來驅動多條數據線DL1至DLm。數據驅動單元DDV可以實現為獨立的集成電路，並且電連接到顯示面板DP的一側，或者直接安裝在顯示面板DP上。另外，數據驅動單元DDV可以被實現為單個晶片或包括多個晶片。
掃描驅動單元GDV可以響應於從訊號控制單元TC接收的第二控制訊號CONT2來驅動掃描線SL1’至SLn’。例如，掃描驅動單元GDV可以集成在顯示面板DP的一個區域中。在這種情況下，掃描驅動單元GDV可以包括通過與每個像素PX的驅動電路相同的製程(例如，低溫多晶矽(LTPS)製程或低溫多晶氧化物(LTPO)製程)製造的多個薄膜電晶體。對於另一示例，掃描驅動單元GDV可以被實現為獨立的集成電路晶片，並且電連接到顯示面板DP的一側。
當將閘極導通電壓施加到掃描線SL1’至SLn’中的一條掃描線時，可以將與其連接的一行(row)中的每個像素的開關電晶體導通。在此，數據驅動單元DDV將數據驅動訊號提供給數據線DL1至DLm。提供給數據線DL1至 DLm的數據驅動訊號可以通過導通的開關電晶體施加到對應的像素。數據驅動訊號可以是對應於影像數據的灰階值的類比電壓。
第2圖係繪示根據本發明構思的實施例的像素的等效電路圖。
參照第2圖，像素PX可以連接到多條訊號線。根據實施例的訊號線可以包括掃描線SL’、數據線DL、第一電源線PL1和第二電源線PL2。
像素PX可以包括發光元件ED、第一電極E1、第二電極E2和像素電路PXC。像素電路PXC可以包括第一薄膜電晶體TR1、電容器CAP和第二薄膜電晶體TR2。
第一薄膜電晶體TR1可以是控制像素PX的導通-截止的開關電晶體。第一薄膜電晶體TR1可以響應於通過掃描線SL’發送的閘極訊號來發送或阻擋通過數據線DL發送的數據訊號。
電容器CAP可以連接在第一薄膜電晶體TR1和第一電源線PL1之間。可以藉由從第一薄膜電晶體TR1傳輸的數據訊號與施加到第一電源線PL1的第一電源電壓ELVDD之間的電壓差而在電容器CAP中充入電荷。
第二薄膜電晶體TR2可以連接至第一薄膜電晶體TR1、電容器CAP和發光元件ED。第二薄膜電晶體TR2對應於電容器CAP中充電的電荷量來控制流過發光元件ED的驅動電流。根據電容器CAP中充電的電荷量，可以決定第二薄膜電晶體TR2的導通時間。
第一薄膜電晶體TR1和第二薄膜電晶體TR2中的每一個可以是n型薄膜電晶體或p型薄膜電晶體。另外，在本發明構思的另一實施例中，第一薄膜電晶體TR1和第二薄膜電晶體TR2中的至少一個可以是n型薄膜電晶體，而另一個可以是p型薄膜電晶體。
發光元件ED可以連接在第二薄膜電晶體TR2和第二電源線PL2之間。
例如，發光元件ED可以連接到和第二薄膜電晶體TR2連接的第一電極E1以及和第二電源線PL2連接的第二電極E2。第一電極E1可以電連接到像素電路PXC，且第二電極E2可以通過第二電源線PL2接收電壓，例如第二電壓ELVSS。發光元件ED可以透過通過第二薄膜電晶體TR2傳輸的訊號以及通過第二電源線PL2接收的第二電壓ELVSS之間的電壓差來發光。
發光元件ED可以是微發光二極體元件。微發光二極體元件可以是具有大約幾奈米到幾百微米的尺寸的LED元件。然而，儘管以微發光二極體元件的尺寸為例進行了描述，但是本發明構思的實施例不限於上述微發光二極體元件的尺寸的數值範圍。
儘管在第2圖中示例性地將一個發光元件ED連接在第二薄膜電晶體TR2和第二電源線PL2之間，可以設置多個發光元件ED。多個發光元件ED可以彼此並聯連接。
第3圖係繪示根據本發明構思的實施例的顯示裝置的像素的平面圖。第4A圖係繪示沿著第3圖的線A-A'截取的截面圖。第4B圖係繪示第4A圖的區域M的放大剖視圖。第5圖係繪示第3圖的第一像素的放大平面圖。
參考第3圖、第4A圖、第4B圖和第5圖，第一像素PX1至第三像素PX3可以設置在基底層100上。基底層100可以是包括有矽基板、塑料基板、玻璃基板、絕緣膜或多個絕緣層的堆疊結構。
第一像素PX1至第三像素PX3可以二維方式佈置。例如，第一像素PX1至第三像素PX3可以沿第二方向D2佈置。儘管未示出，但是由於設置了附加像素，所以可以二維方式將像素佈置在基底層100上。
第一像素PX1至第三像素PX3中的每一個可以包括第一薄膜電晶體TR1、第二薄膜電晶體TR2和多個發光元件ED。在下文中，將代表性地描述第一像素PX1至第三像素PX3中的第一像素PX1。
第一薄膜電晶體TR1和第二薄膜電晶體TR2可以設置在基底層100上。第一薄膜電晶體TR1可以包括第一控制電極CE1、第一輸入電極IE1、第一輸出電極OE1和第一半導體圖案SP1。第二薄膜電晶體TR2可以包括第二控制電極CE2、第二輸入電極IE2、第二輸出電極OE2和第二半導體圖案SP2。
第一控制電極CE1和第二控制電極CE2可以設置在基底層100上。第一控制電極CE1和第二控制電極CE2中的每一個可以包含導電材料。第一絕緣層110可以設置在基底層100上以覆蓋第一控制電極CE1和第二控制電極CE2。即，第一控制電極CE1和第二控制電極CE2可以設置在第一絕緣層110和基底層100之間。
第一半導體圖案SP1和第二半導體圖案SP2可以設置在第一絕緣層110上。第一半導體圖案SP1和第二半導體圖案SP2中的每一個可以包含半導體材料。例如，半導體材料可以包括非晶矽、多晶矽、單晶矽、氧化物半導體和化合物半導體(compound semiconductor)中的至少一種。第一半導體圖案SP1和第二半導體圖案SP2中的每一個可以包括通道區域(channel region)以及由通道區域間隔開的第一雜質區和第二雜質區，並且，透過通道區域，電子或電洞可移動。
第一輸入電極IE1和第一輸出電極OE1可以設置在第一半導體圖案SP1上。第一輸入電極IE1和第一輸出電極OE1可以分別連接到第一半導體圖案SP1的第一雜質區域和第二雜質區域。第二輸入電極IE2和第二輸出電極OE2 可以設置在第二半導體圖案SP2上。第二輸入電極IE2和第二輸出電極OE2可以分別連接到第二半導體圖案SP2的第一雜質區域和第二雜質區域。
第二絕緣層120可以設置在第一絕緣層110上以覆蓋第一半導體圖案SP1和第二半導體圖案SP2、第一輸入電極IE1和第二輸入電極IE2以及第一輸出電極OE1和第二輸出電極OE2。也就是說，第一半導體圖案SP1和第二半導體圖案SP2、第一輸入電極IE1和第二輸入電極IE2以及第一輸出電極OE1和第二輸出電極OE2可以設置在第一絕緣層110和第二絕緣層120之間。
第三絕緣層130可以設置在第二絕緣層120上。第三絕緣層130可以具有平坦的頂表面。電連接第一輸出電極OE1和第二控制電極CE2的連接電極CCE可以設置在第三絕緣層130上。連接電極CCE可以包括穿過第二絕緣層120和第三絕緣層130並連接到第一輸出電極OE1的第一觸點。連接電極CCE可以包括穿過第一絕緣層110、第二絕緣層120及第三絕緣層130並且連接至第二控制電極CE2的第二觸點。
第四絕緣層140可以設置在第三絕緣層130上以覆蓋連接電極CCE。第一電極E1可以設置在第四絕緣層140上。第一電極E1可以包括穿過第二絕緣層120、第三絕緣層130和第四絕緣層140並且連接至第二輸出電極OE2的第三觸點。
分隔結構PAR可以設置在第四絕緣層140上。分隔結構PAR的底表面和第一電極E1的底表面可以提供共面的表面(coplanar surface)。分隔結構PAR可以限定暴露第一電極E1的頂表面的凹陷區域RS。換句話說，凹陷區域RS可以由分隔結構PAR的內壁和第一電極E1的頂表面限定。凹陷區域RS可以從分隔結構PAR的頂表面具有預定深度DEP。
多個發光元件ED可以設置在凹陷區域RS中的第一電極E1上。發光元件ED可以二維方式隨機地(randomly)佈置在第一電極E1上。每個發光元件ED可以具有第一表面SU1和與第一表面SU1相對的第二表面SU2。例如，發光元件ED的p型半導體層可以與第一表面SU1相鄰，並且發光元件ED的n型半導體層可以與第二表面SU2相鄰。導電圖案CP可以設置在發光元件ED的第一表面SU1上。導電圖案CP可以包含具有低熔點的金屬(例如，鎳、金以及鎳和金的合金，或者鎳/金的多層)。
發光元件ED可以包括主動發光元件EDa和虛設(dummy)發光元件EDd。每個主動發光元件EDa可以具有面對第一電極E1(或基底層100)的第一表面SU1。導電圖案CP可以設置在主動發光元件EDa與第一電極E1之間。主動發光元件EDa的第一表面SU1可以透過導電圖案CP電連接到第一電極E1。每個虛設發光元件EDd可以具有面對第一電極E1(或基底層100)的第二表面SU2。虛設發光元件EDd的第二表面SU2可以直接接觸第一電極E1。
主動發光元件EDa的數量與整個發光元件ED的數量的比例可以是大約40%至大約60%。虛設發光元件EDd的數量與整個發光元件ED的數量的比例可以是大約60%至大約40%。主動發光元件EDa的數量和虛設發光元件EDd的數量大致上可以相同或彼此不同。
第五絕緣層150可以設置在第四絕緣層140上並且填充在發光元件ED之間。例如，第五絕緣層150的頂表面和主動發光元件EDa的第二表面SU2可以提供共面的表面。
第二電極E2可以設置在第五絕緣層150和發光元件ED上。第二電極E2可以接觸主動發光元件EDa的第二表面SU2。換句話說，第二電極E2可以電連接到每個主動發光元件EDa的第二表面SU2。第二電極E2可以電連接到先 前參考第2圖描述的第二電源線PL2。即，可以將第2圖中的第二電壓ELVSS施加到第二電極E2。
連接電極CCE、第一電極E1和第二電極E2中的每一個可以包含導電材料。例如，導電材料可以包括銦鋅氧化物(IZO)、銦錫氧化物(ITO)、銦鎵氧化物(IGO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)及其組合中的至少一種。但是，本發明構思的實施例不限於此。又例如，導電材料可以是金屬，且金屬可以包括鉬、銀、鈦、銅、鋁或其合金。
根據本發明構思的實施例，第一電極E1可以是p型電極，第二電極E2可以是n型電極。因此，由於p型第一電極E1透過導電圖案CP電連接與第一表面SU1相鄰的p型半導體層，且n型第二電極電連接與第二表面SU2相鄰的n型半導體層，當顯示裝置運行時，主動發光元件EDa可以發光。另一方面，由於p型第一電極E1接觸與第二表面SU2相鄰的n型半導體層，且n型第二電極E2接觸與第一表面SU1相鄰的p型半導體層，當顯示裝置運行時，虛設發光元件EDd可以不發光。由於整個發光元件ED中的約40%至約60%是主動發光元件EDa，所以像素PX1至PX3中的每一個可以用作為標準像素(normal pixel)。
第六絕緣層160可以設置在第二電極E2上。第六絕緣層160可以具有平坦的頂表面。遮光圖案BM和彩色濾光片CF可以設置在第六絕緣層160上。遮光圖案BM可以具有在垂直方向上與凹陷區域RS重疊的開口，且彩色濾光片CF可以設置在開口中。例如，遮光圖案BM可以是黑色矩陣。
彩色濾光片CF可以包括紅色濾光片、綠色濾光片和藍色濾光片中的至少一種。彩色濾光片CF可以接收從發光元件ED發射的光並且僅透射特定波長的光。彩色濾光片CF可以將從發光元件ED發射的光的顏色轉換成另一種顏 色。例如，彩色濾光片CF可以包括量子點。即，彩色濾光片CF可以是量子點彩色濾光片。
例如，彩色濾光片CF可以包括透明材料。當從發光元件ED發射的光是藍色時，藍色像素的彩色濾光片CF可以僅包括透明材料而沒有量子點。
覆蓋層CV可以設置在遮光圖案BM和彩色濾光片CF上。覆蓋層CV可以包括透明玻璃或透明塑料。覆蓋層CV可以保護彩色濾光片CF和發光元件ED。
再次參考第4B圖，發光元件ED可以包括依序堆疊的第一半導體層SL1、主動層ACT、第二半導體層SL2和第三半導體層SL3。
主動層ACT以及第一半導體層SL1至第三半導體層SL3中的每一個可以包括III-V族化合物半導體。主動層ACT以及第一半導體層SL1至第三半導體層SL3中的每一個可以包括GaN基半導體(GaN-based semiconductor)。例如，主動層ACT以及第一半導體層SL1至第三半導體層SL3中的每一個可以包括GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN及其組合中的至少一個。
第一半導體層SL1至第三半導體層SL3中的每一個可以包括相同的GaN基半導體。例如，第一半導體層SL1至第三半導體層SL3中的每一個可以包括GaN。第一半導體層SL1可以是p型半導體層。第一半導體層SL1可以包括諸如鎂(Mg)、鋅(Zn)、鍶(Sr)或鋇(Ba)的雜質。第二半導體層SL2可以是n型半導體層。第二半導體層SL2可以包括諸如矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、硒(Se)或碲(Te)的雜質。第三半導體層SL3可以是未摻雜的半導體層。對於另一示例，第三半導體層SL3可以是n型半導體層。
主動層ACT可以設置在第一半導體層SL1和第二半導體層SL2之間。主動層ACT可以是於其中通過第一半導體層SL1所注入的電洞和通過第二 半導體層SL2所注入的電子重新結合的區域。隨著電子和電洞在主動層ACT中重新結合，可以產生光。主動層ACT可以具有單量子井結構、多量子井結構、量子線結構或量子點結構。例如，主動層ACT可以具有包括有InGaN/GaN的多量子井結構。
第一半導體層SL1、主動層ACT、第二半導體層SL2和第三半導體層SL3可以依序地堆疊在發光元件ED的第一表面SU1上。此外，第一半導體層SL1、主動層ACT、第二半導體層SL2和第三半導體層SL3可以依序地堆疊在發光元件ED的側壁SW上。換句話說，第一半導體層SL1、主動層ACT和第二半導體層SL2中的每一個可以具有U形截面。
與發光元件ED的側壁SW相鄰的主動層ACT可以設置在第一半導體層SL1與第二半導體層SL2之間。換句話說，與發光元件ED的側壁SW相鄰的主動層ACT可以被第一半導體層SL1覆蓋並且因此不被暴露。與發光元件ED的側壁SW相鄰的第一半導體層SL1可以鈍化(passivate)主動層ACT。由於主動層ACT被第一半導體層SL1保護，所以主動層ACT可以具有改善的電特性。因此，發光元件ED可以具有改善的發光效率。
根據實施例的發光元件ED的側壁SW可以相對於第一表面SU1或第二表面SU2傾斜。發光元件ED因為傾斜的側壁SW可以具有眾所周知的截頭倒金字塔形狀(truncated inverted pyramid shape)的橫截面。換句話說，發光元件ED可以具有在遠離第一表面SU1的方向上逐漸增加的寬度W。發光元件ED的第一表面SU1的面積可以小於發光元件ED的第二表面SU2的面積。
發光元件ED可以具有高度H，其被定義為發光元件ED的第一表面SU1和第二表面SU2之間的垂直距離。發光元件ED的最大寬度W與高度H的比 (W/H)可以是大約1到大約100。更具體地，發光元件ED的比(W/H)可以是大約2至大約50。第4A圖中的凹陷區域RS的深度DEP可以大於發光元件ED的高度H。
絕緣圖案IP可以設置在發光元件ED的側壁SW上。絕緣圖案IP可以包括覆蓋發光元件ED的側壁SW的反射圖案RP以及覆蓋發光元件ED的第二表面SU2的一部分的鈍化圖案PP。
絕緣圖案IP的反射圖案RP可以防止從主動層ACT產生的光通過發光元件ED的側壁SW而洩漏。換句話說，反射圖案RP可以反射從主動層ACT產生的光並且促使反射的光透過發光元件ED的第二表面SU2釋放。
可以選擇性地透過第一電極E1和導電圖案CP施加電訊號到發光元件ED的第一表面SU1上。可以不透過絕緣圖案IP將電訊號施加到發光元件ED的側壁SW。
絕緣圖案IP的鈍化圖案PP可以覆蓋第一半導體層SL1的頂表面、主動層ACT的頂表面和第二半導體層SL2的頂表面。鈍化圖案PP可以選擇性地暴露第三半導體層SL3的頂表面。透過鈍化圖案PP，第二電極E2可以僅接觸第三半導體層SL3的頂表面。透過鈍化圖案PP，第一半導體層SL1、主動層ACT和第二半導體層SL2中的每一個可以不直接連接到第二電極E2。換句話說，可以透過鈍化圖案PP將電訊號選擇性地施加到發光元件ED的第三半導體層SL3。
再次參照第5圖，將詳細描述隨機地佈置在第一像素PX1的凹陷區域RS中的發光元件ED。第一像素PX1的發光元件ED可以包括第一發光元件ED1至第八發光元件ED8。第一發光元件ED1至第八發光元件ED8中的每一個可以具有其中心CG。例如，發光元件ED的中心CG可以是發光元件ED的重心。
可以限定穿過第一發光元件ED1的中心CG的第一中心線CL1。第一中心線CL1可以平行於第一發光元件ED1的縱軸。第一中心線CL1可以垂直於 第一發光元件ED1的兩個側壁SW1和SW2。以與第一發光元件ED1的第一中心線CL1相同的方式，可以限定第二發光元件ED2至第四發光元件ED4的第二中心線CL2至第四中心線CL4。
第一中心線CL1至第四中心線CL4可以彼此不平行。即，由於發光元件ED被隨機地佈置，所以第一中心線CL1至第四中心線CL4可以彼此不平行。第一中心線CL1至第四中心線CL4可以彼此交叉。例如，第一中心線CL1和第二方向D2具有第一角度θ 1，第二中心線CL2和第二方向D2具有第二角度θ 2，第三中心線CL3和第二方向D2具有第三角度θ 3，第四中心線CL4和第二方向D2具有第四角度θ 4。第一角度θ 1至第四角度θ 4可以彼此不同。
第五發光元件ED5、第六發光元件ED6和第八發光元件ED8可以與第七發光元件ED7相鄰。可以定義連接第七發光元件ED7的中心CG和第五發光元件ED5的中心CG的第一虛擬線(virtual line)VL1，可以定義連接第二發光元件ED7的中心CG和第六發光元件ED6的中心CG的第二虛擬線VL2，可以定義連接第七發光元件ED7的中心CG和第八發光元件ED8的中心CG的第三虛擬線VL3。
第一虛擬線VL1、第二虛擬線VL2和第三虛擬線VL3可以具有彼此不同的長度。換句話說，第五發光元件ED5、第六發光元件ED6和第八發光元件ED8可以與第七發光元件ED7間隔開不同的距離。
第一虛擬線VL1和第二虛擬線VL2可具有第五角度θ 5，第二虛擬線VL2和第三虛擬線VL3可具有第六角度θ 6。第五角度θ 5和第六角度θ 6可以彼此不同。
第6圖和第7圖係繪示第4A圖的區域M的放大截面圖，以解釋根據本發明構思的實施例的發光元件。在實施例中，關於技術特徵的詳細描述，將省略與參照第4B圖描述的發光元件重複的部分，並且將詳細描述不同點。
參照第6圖，發光元件ED的側壁SW可以大致上垂直於發光元件的第一表面SU1或第二表面SU2。透過垂直側壁SW，發光元件ED可以具有矩形的截面形狀。換句話說，發光元件ED即使在遠離第一表面SU1的方向上也可以具有大致相等地保持的寬度W。發光元件ED的第一表面SU1可以大致上具有與發光元件ED的第二表面SU2相同的面積。
參照第7圖，發光元件ED的第一半導體層SL1、主動層ACT、第二半導體層SL2和第三半導體層SL3可以依序地堆疊在第一表面SU1上。發光元件ED的側壁SW可以包括第一半導體層SL1的側壁、主動層ACT的側壁、第二半導體層SL2的側壁和第三半導體層SL3的側壁。絕緣圖案IP可以覆蓋第一半導體層SL1、主動層ACT的側壁、第二半導體層SL2的側壁和第三半導體層SL3的側壁。在實施例中，可以省略覆蓋發光元件ED的第二表面SU2的一部分的鈍化圖案PP。
第8圖和第9圖係繪示第3圖的第一像素的放大平面圖，以解釋根據本發明構思的實施例的顯示裝置。在實施例中，關於技術特徵的詳細描述，將省略與參照第5圖描述的第一像素重複的部分，並且將詳細描述不同點。
參照第8圖，發光元件ED可以隨機地設置在第一像素PX1的凹陷區域RS中。就平面而言，每個發光元件ED可以具有圓形形狀。由於發光元件ED被隨機地佈置，所以第一虛擬線VL1、第二虛擬線VL2和第三虛擬線VL3可以具有彼此不同的長度。由於發光元件ED被隨機地佈置，所以第一虛擬線VL1 和第二虛擬線VL2之間的第五角度θ 5以及第二虛擬線VL2和第三虛擬線VL3之間的第六角度θ 6可以彼此不同。
參考第9圖，就平面而言，每個發光元件ED可以具有多邊形形狀(例如，八邊形)。
第10圖、第12圖、第14圖和第16圖係繪示用於解釋根據本發明構思的實施例的顯示裝置的製造方法的平面圖。第11圖、第13圖、第15圖和第17圖分別是沿第10圖、第12圖、第14圖和第16圖的線A-A'截取的截面圖。第18圖係繪示根據本發明構思的實施例的用於佈置發光元件的設備的示意圖。
參照第10圖和第11圖，第一薄膜電晶體TR1和第二薄膜電晶體TR2可以形成在基底層100上。第一薄膜電晶體TR1和第二薄膜電晶體TR2的形成可以包括執行LTPS或LTPO製程。可以形成將第一薄膜電晶體TR1和第二薄膜電晶體TR2彼此電連接的連接電極CCE。可以在連接電極CCE上形成第四絕緣層140。第一電極E1可以形成在第四絕緣層140上。第一電極E1可以電連接到第二薄膜電晶體TR2。
參照第12圖和第13圖，分隔結構PAR可以形成在第四絕緣層140上。分隔結構PAR可以限定暴露第一電極E1的頂表面的凹陷區域RS。凹陷區域RS可以具有預定深度DEP。
參照第14圖、第15圖和第18圖，根據本發明構思的實施例的發光元件佈置設備LPA可以包括平台ST、轉移單元TRP、熱處理單元ANP和控制單元COP。平台ST可以裝載基底層100。轉移單元TRP可以連接平台ST和熱處理單元ANP。轉移單元TRP可以將基底層100從平台ST轉移到熱處理單元ANP或從熱處理單元ANP轉移到平台ST。控制單元COP可以控制平台ST、熱處理單元ANP和轉移單元TRP。
基底層100(即，第12圖和第13圖所示的裝置)可以被裝載在平台ST上。發光元件ED可以設置在基底層100上。由於發光元件ED是具有大約幾奈米到幾百微米的尺寸的發光元件，所以一組複數個發光元件ED可以形成粉末。發光元件ED的設置可以包括將包括有複數個發光元件ED的發光元件粉末pED塗覆在基底層100上(參照第18圖)。
透過使平台ST振動，可以使施加的發光元件ED均勻地分佈在基底層100上。平台ST可以在第一方向D1和第二方向D2上振動。控制單元COP可以控制平台ST振動的頻率和平台振動的振幅。
如上所述，根據本發明構思的實施例的發光元件ED可以具有彼此相對的第一表面SU1和第二表面SU2。導電圖案CP可以附接在發光元件ED的第一表面SU1上。發光元件ED的最大寬度與高度的比可以是大約1至大約100，更具體地，可以是大約2至大約50。
透過控制平台ST，發光元件ED可以均勻地分佈在基底層100上。可以將每個發光元件ED佈置為使得第一表面SU1面對基底層100或是第二表面SU2面對基底層100。由於發光元件ED具有極大地大於其高度的寬度，所以發光元件ED可以不以直立狀態佈置。即，發光元件ED的側壁SW可以不面對基底層100。
一部分的發光元件ED可以設置在凹陷區域RS中的第一電極E1上，其餘的發光元件ED可以設置在分隔結構PAR上。可以將佈置在第一電極E1上的發光元件ED的主動發光元件EDa佈置成使得第一表面SU1面對基底層100。可以將佈置在第一電極E1上的發光元件ED的虛設發光元件EDd佈置成使得第二表面SU2面對基底層100。
因為發光元件ED是隨機佈置的，所以第一電極E1上的發光元件ED可以二維方式隨機地佈置。例如，第一電極E1上的每個發光元件ED可以具有50/50的概率成為主動發光元件EDa或虛設發光元件EDd。
參照第16圖、第17圖和第18圖，可以選擇性地去除佈置在分隔結構PAR上的發光元件ED。可以透過轉移單元TRP將基底層100轉移到熱處理單元ANP。
熱處理單元ANP可以對基底層100進行熱處理。由於熱處理使得主動發光元件EDa與第一電極E1之間的導電圖案CP熔化，因此可以將導電圖案CP附著在第一電極E1的頂表面上。換句話說，主動發光元件EDa可以被附接並固定到第一電極E1上。熱處理可以包括尖峰退火(spike anneal)或電磁感應退火(electromagnetic induction anneal)。
再次參照第3圖和第4A圖，可以形成填充在發光元件ED彼此之間的部分的第五絕緣層150。第二電極E2可以形成在第五絕緣層150上。第二電極E2可以電連接到主動發光元件EDa的第二表面SU2。
第六絕緣層160可以形成在第二電極E2上。遮光圖案BM和彩色濾光片CF可以形成在第六絕緣層160上。遮光圖案BM可以是黑色矩陣。彩色濾光片CF可以包括紅色濾光片、綠色濾光片和藍色濾光片中的至少一種。覆蓋層CV可以形成在遮光圖案BM和彩色濾光片CF上。
根據本發明構思的實施例的製造方法可以透過將發光元件隨機地佈置在像素上來實現顯示裝置。由於佈置在像素上的發光元件的最大寬度與高度的比(ratio)很大，因此所佈置的發光元件中的大約50%可以用作為主動發光元件。因此，由於發光元件被隨機地佈置在像素上而不是均勻地排列在像素上，所以可以快速且經濟地製造具有大面積的顯示裝置。
第19圖係以平面圖繪示根據本發明構思的實施例的顯示裝置的像素。第20圖係繪示沿著第19圖的線A-A’截取的截面圖。在實施例中，關於技術特徵的詳細描述，將省略與參照第3圖、第4A圖、第4B圖和第5圖描述的顯示裝置重複的部分，並且將詳細描述不同點。
參照第19圖和第20圖，第一像素PX1至第三像素PX3中的主動發光元件EDa的數量可以大於虛設發光元件EDd的數量。即，主動發光元件EDa的數量相對於整個發光元件ED的數量的比可以大於虛設發光元件EDd的數量相對於整個發光元件ED的數量的比。例如，第一像素PX1中的發光元件ED可以包括六個主動發光元件EDa和兩個虛設發光元件EDd。
第21圖和第23圖所繪示的平面圖說明第19圖和第20圖的顯示裝置的製造方法。第22圖和第24圖是沿第21圖和第23圖中的線A-A'截取的截面圖。在實施例中，關於技術特徵的詳細描述，將省略與參照第10圖至第18圖描述的製造方法重複的部分，並且將詳細描述不同點。
參考第21圖和第22圖，可以去除未附接在第16圖和第17圖的輸出上的虛設發光元件EDd。即，可以僅將透過熱處理附接到第一電極E1上的主動發光元件ED保留在第一電極E1上。
參照第23圖和第24圖，發光元件ED可以被施加在基底層100上並且均勻地分佈在基底層100上。即，可以再次執行先前描述於第14圖、第15圖和第18圖中的發光元件ED施加和分佈。由於發光元件ED被隨機地佈置在第一電極E1的其餘區域中，除了於其中佈置有剩餘的主動發光元件EDa的區域，因此，佈置在第一電極E1上的主動發光元件EDa的數量可以大於設置在第一電極E1上的虛設發光元件EDd的數量。此後，可以再次對基底層100進行熱處理。第二電極E2和彩色濾光片CF可以形成在發光元件ED上。
第25圖係繪示根據本發明構思的實施例的顯示裝置的像素的平面圖。第26圖係繪示沿著第25圖的線A-A’截取的截面圖。在實施例中，關於技術特徵的詳細描述，將省略與參照第3圖、第4A圖、第4B圖和第5圖描述的顯示裝置重複的部分，並且將詳細描述不同點。
參照第25圖和第26圖，發光元件ED可以僅包括主動發光元件EDa。即，不同於先前參考第3圖、第4A圖、第4B圖和第5圖描述的顯示裝置，根據實施例，可以從顯示裝置中省略虛設發光元件EDd。
第27圖所繪示的平面圖係用於說明用於製造第25圖和第26圖的顯示裝置的方法。第28圖係繪示沿第27圖的線A-A’截取的截面圖。在實施例中，關於技術特徵的詳細描述，將省略與參照第10圖至第18圖所描述的製造方法重複的部分，並且將詳細描述不同點。
參考第27圖和第28圖，發光元件ED可以設置在第12圖和第13圖所示的裝置上。可以將每個發光元件ED佈置為使得其第一表面SU1面對基底層100。換句話說，發光元件ED可以兩維的方式隨機地佈置在基底層100上。然而，可以校準發光元件ED的第一表面SU1，使得所有的第一表面SU1面對基底層100。此後，可以再次在基底層100上執行熱處理。第二電極E2和彩色濾光片CF可以形成在發光元件ED上。
透過將發光元件隨機地佈置在像素上，可以快速且經濟地製造根據本發明構思的實施例的顯示裝置。具體地，用於製造顯示裝置的方法可以簡單地實現大面積顯示裝置。
儘管已經描述了本發明的示例性實施例，但是應當理解，本發明不應當限於這些示例性實施例，而是本領域的普通技術人員可以在精神和範圍內做出各種改變和修改。如下文所要求保護的本發明。
CS:控制訊號
CONT1:第一控制訊號
CONT2:第二控制訊號
DD:顯示裝置
DP:顯示面板
DDV:數據驅動單元
DL1...DLm:數據線
D1:第一方向
D2:第二方向
ELVDD:第一電壓
ELVSS:第二電壓
GDV:掃描驅動單元
PX:像素
SL1’...SLn’:掃描線
TC:訊號控制單元

Claims (15)

  1. 一種顯示裝置，包括：複數個像素，在一基底層上；以及一第一發光元件和一第二發光元件，設置在該複數個像素中的一第一像素上；其中該第一發光元件和該第二發光元件中的每一個包括一第一表面和與該第一表面相對的一第二表面，該第一發光元件的該第一表面面對該基底層，且該第二發光元件的該第二表面面對該基底層。
  2. 根據請求項1所述的顯示裝置，其中該第一發光元件和該第二發光元件中的每一個包括依次堆疊的一第一半導體層、一主動層和一第二半導體層，該第一半導體層與該第一表面相鄰，且該第二半導體層與該第二表面相鄰。
  3. 根據請求項1所述的顯示裝置，進一步包括：一第一電極，在該第一發光元件和該第二發光元件與該基底層之間；以及一第二電極，在該第一發光元件和該第二發光元件上；其中該第一發光元件的該第一表面面對該第一電極，該第二表面面對該第二電極，且該第二發光元件的該第一表面面對該第二電極，該第二表面面對該第一電極。
  4. 根據請求項1所述的顯示裝置，其中該第一發光元件是一主動發光元件，該第二發光元件是一虛設發光元件。
  5. 根據請求項1所述的顯示裝置，其中，當以平面圖觀看時：限定一第一中心線，該第一中心線穿過該第一發光元件的中心並垂直於該第一發光元件的兩個側壁，限定一第二中心線，該第二中心線穿過該第二發光元件的中心並垂直於該第二發光元件的兩個側壁，且該第一中心線和該第二中心線彼此交叉。
  6. 根據請求項1所述的顯示裝置，進一步包括分別在該第一發光元件和該第二發光元件的該第一表面上的複數個導電圖案。
  7. 根據請求項1所述的顯示裝置，其中該第一發光元件和該第二發光元件中的每一個的最大寬度與高度之比在大約2至大約50的範圍內。
  8. 根據請求項1所述的顯示裝置，其中該第二表面的面積大於該第一表面的面積。
  9. 根據請求項1所述的顯示裝置，進一步包括：一第三發光元件和一第四發光元件，設置在該第一像素上；其中該第二發光元件、該第三發光元件和該第四發光元件與該第一發光元件相鄰；其中，當以平面圖觀看時：限定一第一虛擬線，其被配置以連接該第一發光元件的中心和該第二發光元件的中心；限定一第二虛擬線，其被配置以連接該第一發光元件的中心和該第三 發光元件的中心；限定一第三虛擬線，其被配置以連接該第一發光元件的中心和該第四發光元件的中心；其中該第一虛擬線至該第三虛擬線的長度互不相同，且該第一虛擬線和該第二虛擬線之間的角度不同於該第二虛擬線和該第三虛擬線之間的角度。
  10. 根據請求項9所述的顯示裝置，其中該第一發光元件、該第二發光元件、該第三發光元件和該第四發光元件以二維方式隨機地佈置在該第一像素上。
  11. 根據請求項9所述的顯示裝置，其中該第三發光元件和該第四發光元件中的每一個包括一第一表面和與該第一表面相對的一第二表面，該第四發光元件的該第一表面面對該基底層，且該第三發光元件的該第二表面面對該基底層。
  12. 根據請求項11所述的顯示裝置，其中該第三發光元件和該第四發光元件中的每一個包括依序地堆疊的一第一半導體層、一主動層和一第二半導體層，該第一半導體層與該第一表面相鄰，且該第二半導體層與該第二表面相鄰。
  13. 根據請求項9所述的顯示裝置，其中該第三發光元件和該第四發光元件中的每一個的最大寬度與高度之比在大約2至大約50的範圍內。
  14. 根據請求項9所述的顯示裝置，進一步包括： 一第一電極，在第一像素上；以及一第二電極，與該第一電極垂直間隔開；其中該第一發光元件、該第二發光元件、該第三發光元件和該第四發光元件設置在該第一電極和該第二電極之間。
  15. 根據請求項9所述的顯示裝置，其中，當以平面圖觀看時：限定一第三中心線，該第三中心線穿過該第三發光元件的中心並且垂直於該第三發光元件的兩個側壁，該第三中心線和第一方向具有一第三角度，且該第三角度不同於該第一角度和該第二角度。
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